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【摘 要】曝光表是摄影中用以测量光线强充的一种光电仪表。它能科学地测出光线的强弱，指出曝光时光圈与快门应有怎样的组合关系，才能使胶卷得到最佳曝光。传统的测光表都是机械式的，它们往往不能兼顾背景光和闪光测量，功能不全，而且读数也不直观。本文根据系统提出的总体要求和技术指标，从实用的角度出发进行了硬件部分的设计和选型、软件的设计与分析，且在实现中遵循了简单、经济的原则；采用硅光电池作为光电转换元件，其具有光电转换效率高，光谱响应宽，寿命长，稳定性好，频率特性好，且能耐高能辐射等特点。信号调理电路的设计是将微弱的电信号转换成与采集板相对应的信号，在PC机上进行数据的显示和处理。根据采集的数据列写电压与光照度之间的函数关系，实时采集并显示光照度的值。
【关键词】硅光电池；USB2810A；PC机；曝光度
1 引言
曝光表是摄影中用以测量光线强充的一种光电仪表。它能科学地测出光线的强弱，指出曝光时光圈与快门应有怎样的组合关系，才能使胶卷得到最佳曝光。传统的曝光表都是机械式的，它们往往不能兼顾背景光和闪光测量，功能不全，而且读数也不直观。本文旨在介绍一种由单片机80C31控制的数字式曝光表。其特点是不仅可以测量背景光的绅度，而且可以测量以闪光灯作为光源时的光强，并能以液晶方式显示数值和符号，还可以作为一个定时器，供暗室里冲印胶卷时使用。
2 应用系统设计
2.1 系统方案设计
本设计采用硅光电池作为光电转换元件，通过设计信号调节电路（信号放大电路）将微弱的信号进行放大，然后将放大后的电信号通过USB2810A采集板给PC机，从而进行数据的处理和调试。
R为10K热敏电阻与其它5.1K的电阻构成了电桥电路。由于热敏电阻它在一定范围内，其电阻值随外界温度升高而下降。当温度上升时其热敏电阻的值发生改变，于是电桥失去平衡，产生信号输出，放大器可把信号加以放大输出，可以调节100Ω或2K的可调电阻改变补偿电路的输出值，然后将其与放大电路输出值进行相加，从而补偿了因光照度变化引起的放大电路的输出值不稳定。
根据对日照测量的功能要求和设计方案，设计出如图所示的控制系统的结构框图。
2.2元器件的选型
本设计采用硅光电池作为光电转换元件，以北京ART-TECH公司12位AD精度、100KS/s采样频率的USB2810A作为采集模块，以PC机作为控制系统核心。按照图2-1所确定的系统结构，选择合适的功能部分，以完成完整的系统控制电路设计。表2-2是曝光度测量的设计与研究具体的元器件选型表。
3系统硬件设计
曝光测量的设计与研究的硬件电路设计主要有一下几个部分组成：计算机是整个测控系统的数据采集、数据管理、控制决策的中心；信号检测和调理部分（它们进行温室内环境因子----光照度的数据采集并传送给数据采集板）；数据采集部分（数据采集板及其配套设备，将采集到的数据进行A/D转换，传送进入PC机，进行进一步的分析与处理）。系统硬件电路总图如图3-1所示，其输出值是信号放大电路与温度补偿电路的输出值可以通过一个加法器相加所得。下面分别对各部分予以说明。
3.1曝光度信号的调理电路
3.2信号调理电路的设计
在系统的设计中有许多噪声干扰，会影响信号质量，从而影响整个系统的操作，因此由信号源产生的信号一般不能直接被数据采集板卡利用，需要进行信号调理。调理的主要方式有：放大（衰减）、隔离、滤波等。信号调理还要使信号转化为数据采集板卡可以接受的方式，或将信号幅度控制在数据采集板卡量程范围内。如将电流信号转换成电压信号等。按照以上的要求设计信号调理电路，还要注意使调理电路接线标准与数据采集板卡匹配。
通过前面的介绍我们知道硅光电池是把光直接装换成电能的光电转换元件，但是硅光电池进行光电转换后输出的电压信号比较微弱并不能满足采集板的电压要求，因此有必要设计一个信号放大电路，将微弱的电信号进行放大。
3.3温度补偿电路的设计
进行温度补偿电路的设计主要的原因是：当光照强度发生变化时有些元器件会因承受过高的光照其值会发生改变从而使得放大电路的输出也发生了变化。依据电桥平衡原理和热敏电阻的值随温度的变化而改变的特性。通过温度补偿电路对其进行补偿，使得整个电路的输出值更加的稳定。
3.4系统计算机的选用
普通PC机，要求配置具有较高的运行速度和较快的数据处理能力，以便进行及时的数据运算和实时控制；具有较大的硬盘存储空间，用于存储检测的数据，以便进行分析和查询，能保证系统的正常运行。
计算机的主要作用是作为整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。在采集过程中，通过数据采集程序的运行，计算机对数据采集仪进行控制，采集数据还可以通过计算机进行处理，实时打印输出和图像显示及存入磁盘文件。此外，计算机还可用于试验结束后的数据处理。
4系统软件设计
软件主要完成了信号检测与采集数据的处理。数据采集模块主要实现多通道数据同步采集、波形实时显示以及数据存储功能。以动态曲线或表格的形式显示环境因子参数---光照度的实时变化，同时完成温室环境实时监测。信号采集的任务就是将传感器采集的电压信号通过各采集通道输入到计算机中，最后再实时的显示出来。被采集的信号能否再实现真实信号，与采样方式的选择和采样时间的确定有很大关系。本文选用实时采样方式将从采集板USB2810A采集到的数据导入到MATLAB7.0 中做数据的处理。
结论
本文以曝光度作为检测对象进行了相机曝光度的设计与研究，对光电转换元件输出的信号设计了信号调理电路，信号调理电路的输出端与数据采集板相连，并对采集到的数据在PC机上进行分析和处理。
在曝光度测量的设计与研究中光电转换元件的选择有很多种，在本设计中选用了能耐较强的辐射，其转换效率较其它光电池高，而且价格便宜，光谱响应宽，寿命长，稳定性好的硅光电池作为光电转换元件。在调理电路中采用了低噪声精密运算放大器OP-07，温度补偿电路采用灵敏度较高，工作温度范围宽，体积小，使用方便，稳定性好、过载能力强的热敏电阻。在整个系统的设计过程中，对于数据的调试部分还不够完善，还需要不断的改进。
参考文献：
[1] 白泽生，白崇文.一种简易光照度检测电路的设计[J].现代电子技术，2006（11）：91-92.
[2] 李永安.光电池光特性的电子测量[J].物理实验， 2005，8（6）：9-11.
[3] 宋路，王小曼.单片机控制的数字式自校准光照度计[J].长春光学精密机械学院学报，1992，15（4）：53-57.
[4] 费业泰 主编.误差理论与数据处理—第五版[M] 北京：机械工业出版杜，2004.6
[5] 何黎明 饶家明，田作华.基于现场总线的温室分布式控制系统[J].计算机工程，2002，28（4）：222—223.
【关键词】硅光电池；USB2810A；PC机；曝光度
1 引言
曝光表是摄影中用以测量光线强充的一种光电仪表。它能科学地测出光线的强弱，指出曝光时光圈与快门应有怎样的组合关系，才能使胶卷得到最佳曝光。传统的曝光表都是机械式的，它们往往不能兼顾背景光和闪光测量，功能不全，而且读数也不直观。本文旨在介绍一种由单片机80C31控制的数字式曝光表。其特点是不仅可以测量背景光的绅度，而且可以测量以闪光灯作为光源时的光强，并能以液晶方式显示数值和符号，还可以作为一个定时器，供暗室里冲印胶卷时使用。
2 应用系统设计
2.1 系统方案设计
本设计采用硅光电池作为光电转换元件，通过设计信号调节电路（信号放大电路）将微弱的信号进行放大，然后将放大后的电信号通过USB2810A采集板给PC机，从而进行数据的处理和调试。
R为10K热敏电阻与其它5.1K的电阻构成了电桥电路。由于热敏电阻它在一定范围内，其电阻值随外界温度升高而下降。当温度上升时其热敏电阻的值发生改变，于是电桥失去平衡，产生信号输出，放大器可把信号加以放大输出，可以调节100Ω或2K的可调电阻改变补偿电路的输出值，然后将其与放大电路输出值进行相加，从而补偿了因光照度变化引起的放大电路的输出值不稳定。
根据对日照测量的功能要求和设计方案，设计出如图所示的控制系统的结构框图。
2.2元器件的选型
本设计采用硅光电池作为光电转换元件，以北京ART-TECH公司12位AD精度、100KS/s采样频率的USB2810A作为采集模块，以PC机作为控制系统核心。按照图2-1所确定的系统结构，选择合适的功能部分，以完成完整的系统控制电路设计。表2-2是曝光度测量的设计与研究具体的元器件选型表。
3系统硬件设计
曝光测量的设计与研究的硬件电路设计主要有一下几个部分组成：计算机是整个测控系统的数据采集、数据管理、控制决策的中心；信号检测和调理部分（它们进行温室内环境因子----光照度的数据采集并传送给数据采集板）；数据采集部分（数据采集板及其配套设备，将采集到的数据进行A/D转换，传送进入PC机，进行进一步的分析与处理）。系统硬件电路总图如图3-1所示，其输出值是信号放大电路与温度补偿电路的输出值可以通过一个加法器相加所得。下面分别对各部分予以说明。
3.1曝光度信号的调理电路
3.2信号调理电路的设计
在系统的设计中有许多噪声干扰，会影响信号质量，从而影响整个系统的操作，因此由信号源产生的信号一般不能直接被数据采集板卡利用，需要进行信号调理。调理的主要方式有：放大（衰减）、隔离、滤波等。信号调理还要使信号转化为数据采集板卡可以接受的方式，或将信号幅度控制在数据采集板卡量程范围内。如将电流信号转换成电压信号等。按照以上的要求设计信号调理电路，还要注意使调理电路接线标准与数据采集板卡匹配。
通过前面的介绍我们知道硅光电池是把光直接装换成电能的光电转换元件，但是硅光电池进行光电转换后输出的电压信号比较微弱并不能满足采集板的电压要求，因此有必要设计一个信号放大电路，将微弱的电信号进行放大。
3.3温度补偿电路的设计
进行温度补偿电路的设计主要的原因是：当光照强度发生变化时有些元器件会因承受过高的光照其值会发生改变从而使得放大电路的输出也发生了变化。依据电桥平衡原理和热敏电阻的值随温度的变化而改变的特性。通过温度补偿电路对其进行补偿，使得整个电路的输出值更加的稳定。
3.4系统计算机的选用
普通PC机，要求配置具有较高的运行速度和较快的数据处理能力，以便进行及时的数据运算和实时控制；具有较大的硬盘存储空间，用于存储检测的数据，以便进行分析和查询，能保证系统的正常运行。
计算机的主要作用是作为整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。在采集过程中，通过数据采集程序的运行，计算机对数据采集仪进行控制，采集数据还可以通过计算机进行处理，实时打印输出和图像显示及存入磁盘文件。此外，计算机还可用于试验结束后的数据处理。
4系统软件设计
软件主要完成了信号检测与采集数据的处理。数据采集模块主要实现多通道数据同步采集、波形实时显示以及数据存储功能。以动态曲线或表格的形式显示环境因子参数---光照度的实时变化，同时完成温室环境实时监测。信号采集的任务就是将传感器采集的电压信号通过各采集通道输入到计算机中，最后再实时的显示出来。被采集的信号能否再实现真实信号，与采样方式的选择和采样时间的确定有很大关系。本文选用实时采样方式将从采集板USB2810A采集到的数据导入到MATLAB7.0 中做数据的处理。
结论
本文以曝光度作为检测对象进行了相机曝光度的设计与研究，对光电转换元件输出的信号设计了信号调理电路，信号调理电路的输出端与数据采集板相连，并对采集到的数据在PC机上进行分析和处理。
在曝光度测量的设计与研究中光电转换元件的选择有很多种，在本设计中选用了能耐较强的辐射，其转换效率较其它光电池高，而且价格便宜，光谱响应宽，寿命长，稳定性好的硅光电池作为光电转换元件。在调理电路中采用了低噪声精密运算放大器OP-07，温度补偿电路采用灵敏度较高，工作温度范围宽，体积小，使用方便，稳定性好、过载能力强的热敏电阻。在整个系统的设计过程中，对于数据的调试部分还不够完善，还需要不断的改进。
参考文献：
[1] 白泽生，白崇文.一种简易光照度检测电路的设计[J].现代电子技术，2006（11）：91-92.
[2] 李永安.光电池光特性的电子测量[J].物理实验， 2005，8（6）：9-11.
[3] 宋路，王小曼.单片机控制的数字式自校准光照度计[J].长春光学精密机械学院学报，1992，15（4）：53-57.
[4] 费业泰 主编.误差理论与数据处理—第五版[M] 北京：机械工业出版杜，2004.6
[5] 何黎明 饶家明，田作华.基于现场总线的温室分布式控制系统[J].计算机工程，2002，28（4）：222—223.